Doç. Dr. Ayşe TOSUN biyo71@gmail.com KM 337 BİYOKİMYAYA GİRİŞ Doç. Dr. Ayşe TOSUN biyo71@gmail.com

“biyokimya” Yaşamın temel kimyası ile ilgilenen “canlı kimyası” anlamına gelen Canlı hücrelerin kimyasal yapı taşlarını ve bunların katıldığı reaksiyonları inceleyen bilim dalı

YAŞAYAN ORGANİZMALARDA ATOM ve MOLEKÜLLERİ İNCELEYEN BİLİM DALI BİYOKİMYA HİBRİT BİR BİLİM DALI BİYOLOJİ KİMYA YAŞAYAN ORGANİZMALAR ATOM ve MOLEKÜLLER YAŞAYAN ORGANİZMALARDA ATOM ve MOLEKÜLLERİ İNCELEYEN BİLİM DALI

Biyokimyanın kökenleri organik kimya fizyoloji tıp genetik

Biyokimya, önceleri organik kimyanın bir kolu olarak başlamıştır Biyokimya, önceleri organik kimyanın bir kolu olarak başlamıştır. Çağdaş kimyanın kurucusu sayılan Lavoisier’in organik maddelerin yanmasıyla karbondioksit ve su meydana geldiğini göstermesinden sonra, organik kimyacıların hayvansal ve bitkisel kaynaklı çeşitli bileşiklerin ayrılıp tanınması için yaptıkları çalışmalar biyokimyanın başlangıcı olmuştur. Biyokimyanın diğer bir kökeni fizyolojidir. Kimyasal olarak yönlendirilen fizyolojiden “fizyolojik kimya” gelişmiştir; fizyolojik kimya yerine daha sonraları “biyolojik kimya” ve son olarak da “biyokimya” adı kullanılmıştır. Biyokimyanın üçüncü kökeni tıptır. Kimyasal olarak yönlendirilen hastalıklar, tıp ile biyokimya arasındaki en önemli köprüdürler. Moleküler biyolojinin bir dalı olan genetik de son yıllarda biyokimyanın başka bir kökeni durumuna gelmiştir. Moleküler biyoloji terimi, temelde biyokimya ile veya biyokimyanın temel yaşam olaylarını moleküler düzeyde açıklamaya çalışan bir dalı ile eş anlamlıdır.

Biyokimyanın Uygulama Alanları Biyokimyanın temeli laboratuvar çalışmalarına dayanır. spektrometre ve kromatograf Canlı hücrelerin özel çözeltilere ya da pelte kıvamındaki özel besi ortamlarına "ekilmesine" dayanan doku kültürü de biyokimyanın en önemli tekniklerinden biridir.

Hastanelerin biyokimya laboratuvarlarında, adli tıp kurumlarında, büyük tarım işletmelerinde, haralarda ve karantina istasyonlarında da biyokimyacılara önemli görevler düşer. Yeni ilaçların ve aşıların insan vücudundaki etkilerini araştırarak farmakolojiye yardımcı olan biyokimya günlük yaşamın birçok alanında önemli rol oynar. Radyasyonun canlı dokular üzerindeki etkilerini incelemek için de gene biyokimya tekniklerinden ve aygıtlarından yararlanılır.

HÜCRE ve TARİHÇESİ Canlıların temel yapı ve işlevsel birimi hücredir. Bütün canlılar bir ya da daha fazla hücreden meydana gelmiştir. Kalıtım materyali hücrede bulunur. Yeni hücreler var olan hücrelerin çoğalması ile oluşur. Bu teoriyi şöyle açıklayabiliriz. Canlılarda gördüğümüz her türlü yapısal ve işlevsel faaliyeti hücrede görebiliriz. Yani bir hücre büyüme, boşaltım, üreme, hareket vs. gibi canlılığa özel işlevleri tek başına yerine getirebilir. Bütün canlılar hücrelerin bir araya gelmesiyle oluşmuştur. Tek bir hücreden meydana gelen amip, terliksi hayvan ve milyarlarca hücreden meydana gelen insan. Canlılığın en büyük özelliklerinden birisi hücresel yapıya sahip olmalarıdır. Her türlü özelliğimizin oluşmasını sağlayan kromozomlar hücrede bulunur. Hücreler yaşayan organizmaların yapısal ve fonksiyonel birimleridir. Hücreler küçük fakat kompleks yapılardır.

Hücre ilk defa 1665 yılında Robert Hooke tarafından keşfedilmiştir Hücre ilk defa 1665 yılında Robert Hooke tarafından keşfedilmiştir. Robert Hooke şişe mantarından aldığı kesiti mikroskopta incelemiş ve oda şeklinde yapılar görmüştür. Gördüğü bu yapılara “HÜCRE” adını vermiştir. Yaklaşık 200 yıl sonra Brawn (1831) bitki hücresinde çekirdeği buldu. Purkinje, Schwann ve Mohl gibi araştırmacılar hücre içindeki yapıya “Plazma” adını verdiler. Daha sonra hücreyi dış ortamdan ayıran bir zar bulundu. Böylece yavaş yavaş canlıların hücrelerden yapıldığı fikri yayılmaya başladı.

BİYOKİMYANIN TARİHÇESİ Alman kimyageri Carl NEUBERG 1700 yıllarında İsveç Kimyageri Carl SCHEELE'nin bitki ve hayvan dokularının kimyasal bileşimi çalışmaları WOHLER'in 1820 yıllarında üreyi kimya laboratuvarında sentezlemesi

1820 Friedrich Wöhler, laboratuvarda amonyum siyanat hazırlarken yanlışlıkla üre sentezledi. 19. yüzyılda Alman kimyacı Wöhler: "Ne bir insan ne de bir başka hayvan veya böbreğe gerek olmadan üre elde edebileceğimi sizlere söylemek zorundayım.", demişti. Bu sözler, canlılığın çok özel bir hayat enerjisi (vitalizm) ile açıklandığı o yıllarda, bilim çevrelerinde bile şüphe ile karşılanmıştı. +NH4NCO-  H2NCNH2 O

1875- Kromozomların keşfi (Walter Flemming) 1897- Eduard & Hans Buchner kardeşler Ölü maya hücreleriyle şekerin etanole fermente olabildiğini gösterdiler. Bu keşif, biyokimyasal reaksiyonların sadece canlı içinde (in vivo) değil, bir test tüpünde de (in vitro, Latincede cam kabın içinde demektir) gerçekleşebileceğinin kanıtı oldu. Bu tarihten sonra pek çok metabolik reaksiyonun in vitro analizi gerçekleştirildi ve pek çok reaktan, ürün ve enzimin varlığı ortaya konuldu. Vitalistler, enzimlerin (yani, “ferment”lerin) kimya terimleriyle tanımlanamayacak kadar karmaşık olduğunu savundular. 1926- Sumner Üreaz enzimini kristallendirmeyi başardı. “Proteinlerin yapısı büyük ve karmaşık olmakla birlikte, bunlar da sonuçta organik bileşiklerdir ve yapıları kimyasal yöntemlerle belirlenebilir” BU BULUŞ VİTALİZMİN SONU OLDU.

1937- KREBS ve diğerlerinin trikarboksilik asit döngüsü konusundaki buluşları ve W.CROSE'un amino asitler konusundaki klasik çalışmaları bu devrin dikkate değer araştırmalarıdır. İkinci Dünya Savaşı sonrasındaki yıllarda biyokimya alanında inanılmaz ilerlemeler kaydedilmiştir. Bu dönemlerden sonra biyokimya alanındaki bilgilerin her sekiz yılda bir yüzde yüz arttığı kabul edilmektedir. Bilim dünyasının moleküler düzeydeki çalışmalara büyük ilgi göstermesi biyokimyayı en dinamik ve en fazla buluşların yer aldığı bir alan haline getirmiştir. 1950- Çok hassas ve özgül kromotografik metodların 1950 yıllarında geliştirilmesi ile çok küçük miktarlardaki biyolojik moleküllerin saflaştırılmasına ve yapılarının aydınlatılmasına olanak sağlanmıştır. Radyoaktif izotoplarla işaretlenmiş bileşiklerin canlılara verilmesi ile bu bileşiklerin uğradığı değişiklikleri ve takip ettiği metabolik yolları izlemek mümkün hale gelmiştir.

1953- 1953 yılında I.D.WATSON ve F.CRICK, DNA'nın yapısını aydınlatarak protein sentezinde çok önemli ilerlemelerin olmasını sağlamışlardır. Daha sonraki yıllarda çok parlak keşifler olmuştur. MAXAM ve GILBERT'in geliştirdiği kimyasal yöntemle DNA'nın yapısı bütün ayrıntıları ile belirlenmiştir. Bu sayede hem çeşitli DNA moleküllerinin daha detaylı incelenmesi mümkün hale gelmiş hem de gen mühendisliği dediğimiz yeni bir alan doğmuştur. Gen mühendisliği yöntemi ile bir canlıdaki geni, bir başka canlıya transfer etmek ve çeşitli amaçlar için kullanmak mümkün hale gelmiştir. İnsan büyüme hormonu ve insan insülin hormonu geni, insan hücresinden bakterilere nakledilmiş olup, bu iki hormon bakteriler tarafından sentezlenmekte ve her iki hormon da bol miktarda elde edilmektedir. Gelecek yıllarda da bu tür keşiflerin dinamik bir alan olan biyokimya dalında yapılacağını söylemek mümkündür.